3D-Neuronavegación En Vivo A través del cerebro de un paciente durante una espontánea migraña

El objetivo general de este procedimiento es investigar utilizando una nueva neuronavegación en 3D. Abordar la transmisión endógena de opioides mu en el cerebro durante un ataque de migraña espontánea in vivo. Esto se logra escaneando primero a un paciente con migraña en una fase típica de dolor de cabeza y no dolor de cabeza, utilizando tomografía por emisión de positrones con un radiotrazador selectivo, el carfentanilo de carbono 11, que nos permite medir la disponibilidad del receptor opioide mu en el cerebro.

El segundo paso es verificar la precisión del registro conjunto y la normalización comparando las imágenes de RM y PET transformadas con la plantilla del Atlas de MNI. Para aplicar el análisis de ROI de la región de interés, el paso final es organizar y almacenar los datos de activación del sujeto en el ingenioso formato de datos para mostrar el volumen en una configuración agrupada multipantalla totalmente inmersiva. En última instancia, el sistema de navegación neurológica 3D permite la exploración en tiempo real del conjunto de datos y permite el control dinámico y la disección de los datos de neuroimagen del paciente durante un ataque de migraña en un entorno de realidad virtual.

La principal ventaja de esta técnica sobre los métodos existentes es que permite la interacción completa y la navegación en tiempo real a través del cerebro de un paciente durante un ataque de migraña. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la migraña, como qué áreas del cerebro están más o menos activas durante un ataque de migraña a nivel molecular con el uso in vivo de corfe de carbono 11, un marcador visual opioide MU específico que aprovecha uno de los principales mecanismos análogos en el cerebro. Por lo general, las personas nuevas en este método tendrán dificultades debido a la complejidad de adaptar los datos de neuroimagen y al desafío de crear un entorno de realidad virtual totalmente interactivo.

Realidad virtual, virtual, El software fue desarrollado para crear una experiencia inmersiva completa. La computadora utiliza un equipo avanzado de seguimiento de movimiento para rastrear el punto de vista y los gestos del usuario en el espacio de realidad virtual. Las gafas con obturador especial brindan perspectivas separadas de izquierda y derecha al cerebro, que se fusionaron para formar la percepción de una experiencia 3D para el usuario, y son realmente geniales.

Antes de preparar al sujeto para estas exploraciones en este protocolo, primero obtenga el consentimiento escrito e informado. Luego, el día de la resonancia magnética, haga que el sujeto de la investigación complete un formulario de evaluación de seguridad de la resonancia magnética Durante una fase interictal para el paciente, adquiera una imagen de resonancia magnética anatómica ponderada T one de alta resolución en un escáner de resonancia magnética de tres Tesla. Se recomienda un grosor de corte de un milímetro para este escaneo.

Luego, antes de confirmar la fecha para la tomografía por emisión de positrones (PET) de la sujeta, comuníquese con la persona para verificar en qué fase del ciclo menstrual se encontrará el día de la exploración. Se recomienda realizar la PET durante la fase folicular media y tardía. Una vez confirmada la fecha de exploración, envíe una solicitud para producir carfentanilo de carbono 11, un radiotrazador de vida corta con afinidad selectiva por los receptores opioides mu, utilizando un ciclotrón en las proximidades del sitio del escáner.

Tenga en cuenta que este marcador debe producirse dos horas antes de la exploración. Luego, el día de la posible PET ictal, póngase en contacto con el sujeto dos horas antes de la cita para confirmar la presencia de un ataque de migraña espontáneo. Si hay un ataque de migraña, valide el diagnóstico de migraña siguiendo la clasificación internacional de trastornos de dolor de cabeza.

Después del diagnóstico, confirme que el participante puede ir de manera segura al hospital para someterse a la exploración. Proporcione transporte si el sujeto no se siente cómodo conduciendo o si no hay un conductor designado disponible. Cuando el participante llegue al hospital, acompáñelo a la suite de mascotas para la revalidación del diagnóstico utilizando los mismos criterios internacionales.

Luego, antes de la exploración, realice una prueba de drogas en orina para confirmar que el sujeto no tomó ninguna sustancia que pudiera interactuar con el trazador, así como una prueba de embarazo. Confirmar que el participante comprende los riesgos y beneficios del procedimiento PET, y verificar el consentimiento informado siguiendo las directrices del tecnólogo en medicina nuclear. Ayude al sujeto a acomodarse en el escáner para cada dosis de marcador.

Administre el 50% en forma de bolo y el resto se infunda continuamente en el transcurso de la exploración para alcanzar los niveles de trazador en estado estacionario. Aproximadamente 35 minutos después de la administración del trazador, se realiza una exploración PET de 90 minutos, aquí se utiliza un escáner Siemens HR plus en modo 3D. Las imágenes reconstruidas deben tener un ancho completo a la mitad de la resolución máxima de aproximadamente 5,5 milímetros en plano y 5,0 milímetros.

Axialmente también se realiza una PET INTERICTAL repitiendo estos pasos durante una fase sin dolor de cabeza durante el siguiente ciclo menstrual. A continuación, reconstruya los datos de PET y realice el análisis de datos, incluida la normalización y el análisis de la región de interés. Consulte el texto que acompaña a este protocolo para obtener más detalles.

Para prepararse para la experiencia de neuronavegación interactiva en 3D, primero organice los datos proporcionados en un ingenioso formato de datos volumétricos como una pila de imágenes con densidad y niveles de activación definidos como 16 bits. Use gafas de obturador LCD activo para permitir el efecto 3D estereoscópico secuencial en el tiempo. Las gafas obturadoras funcionan bloqueando la imagen de un ojo mientras se muestra la imagen del otro ojo.

El proceso alterna entre ojos para generar un efecto 3D y se produce a 110 hercios. Utilice un joystick para las interacciones con la simulación y las instrucciones sobre su uso, tanto las gafas del obturador como el joystick con marcadores reflectantes para permitir un seguimiento preciso de seis DOF de los objetos en el espacio a través de un sistema de captura de movimiento vicon. A continuación, muestre los datos de activación del asunto Utilice archivos de configuración XML para definir asignaciones de color de densidad y niveles de activación, que se cargan cuando se inicia la aplicación y se comparten con cada equipo del clúster.

Adquiera celdas volumétricas tridimensionales a partir del ingenioso conjunto de datos proporcionado mediante yugulares, funciones de carga interna y la ingeniosa biblioteca de software de código abierto de laboratorio. El tiempo de carga típico es de menos de un minuto, pero compartir las celdas volumétricas resultantes con cada computadora y el clúster mejorará la velocidad. Interprete las celdas volumétricas mediante un sombreador GL abierto que realiza la marcha de rayos y muestra vóxeles con diferentes colores y transparencias definidas por los archivos de configuración XML de asignación de color compartidos anteriormente.

Obtenga la ubicación a través del sistema de captura de movimiento Vicon y utilícelo para actualizar las perspectivas dibujadas de los datos volumétricos en cada pantalla. Registre las interacciones y utilícelas para ajustar y cortar planos dinámicamente a través de los datos y para navegar en el espacio virtual para la neuronavegación interactiva tridimensional. En primer lugar, almacene los datos de activación del sujeto en el formato de datos ingenioso, un tipo de datos volumétricos que se interpreta mediante la biblioteca en vivo ingeniosa.

A continuación, para mostrar el volumen en una configuración agrupada multipantalla totalmente inmersiva, aplique los datos volumétricos a las caras posteriores de un cubo escalado y represente con un sombreador GL SL de un solo paso. La matriz de sombreadores marcha a través del volumen mostrando vóxeles con diferentes colores y transparencias en función de la densidad y los niveles de activación. Obtenga las interacciones y la ubicación a través del sistema de seguimiento, el dispositivo de joystick y la entrada gestual.

Utilice esta información para asegurarse de que la imagen mostrada representa el punto de vista correcto, lo que permite la exploración en tiempo real del conjunto de datos. También permite el control dinámico de hasta tres planos de corte arbitrarios mediante movimientos y esquemas de control conocidos. Aquí podemos ver un perfil cerebral de una migraña en vivo.

La fase ictal o de cefalea muestra una disminución de la disponibilidad de los receptores opioides mu en las regiones de la matriz del dolor. Esto posiblemente representa un aumento en la liberación endógena de opioides mu durante el ataque de migraña como respuesta regulatoria al dolor de cabeza severo en curso. Aquí podemos ver un ejemplo de la disponibilidad de receptores opioides del mesencéfalo, la protuberancia y la médula mu durante un ataque de migraña in vivo.

La fase de cefalea ictal muestra una disminución de la disponibilidad de receptores opioides mu a lo largo de la sustancia gris del periacueducto en comparación con la fase interictal sin cefalea. Las implicaciones de esta técnica se extienden a la terapia de la migraña porque puede definir con mayor precisión, posibles objetivos en el cerebro para futuros tratamientos, incluida la neuromodulación. Aunque este método puede proporcionar información sobre la migraña, también se puede aplicar a otros trastornos neurológicos como los neurólogos, la depresión y la adicción.

La combinación de la neuronavegación 3D y la neuroimagen permite a los investigadores, médicos y educadores en el campo del dolor y la neurociencia explorar el cerebro en un entorno virtual mucho más interactivo e inmersivo. Los resultados presentados demuestran información mecanicista importante sobre el impacto de la migraña en el sistema opioide MO.